Kateri dejavniki vplivajo na gostoto zraka?

Gostota je meritev mase materiala v danem volumnu prostora. Za trdno snov ostaja gostota konstantna, tudi ko se spremeni okolje. Gostota zlate palice je enaka na morski gladini, pod oceanom in na vrhu Mount Everesta. Za plin, kot je zrak, na gostoto vplivajo spremembe tlaka, temperature in vlažnosti. Spremembe gostote zraka lahko spremenijo, kako enostavno se predmet premika in lahko celo povzroči zdravstvene težave.

Zrak je mešanica dušika, kisika in drugih plinov v sledovih. Molekule teh plinov se običajno hitro premikajo in se odbijajo druga od druge. Ko je okolje konstantno brez sprememb temperature, tlaka ali vlažnosti, bo masa zraka v danem volumnu prostora ostala stabilna. Vrednost gostote zraka, običajno podana v kilogramih na kubični meter, se izračuna in ne meri neposredno.

Povečanje ali znižanje zračnega tlaka lahko vpliva na gostoto zraka. Dva glavna razloga za spremembe zračnega tlaka sta nadmorska višina in vremenski sistemi. Med njimi je najpomembnejša nadmorska višina.

Večinoma zrak postane gostejši, ko se zračni tlak poveča. Dodaten tlak sili molekule zraka bližje skupaj, kar ima za posledico večjo maso v dani prostornini. Ko se višina poveča, se zračni tlak zmanjša: manj je tlaka, ki potiska molekule zraka skupaj. To zmanjšanje gostote zraka pomeni, da alpinist na visokih nadmorskih višinah dobi manj kisika, ko vdihne. Pljuča imajo enak volumen, vendar manjša gostota zraka pomeni, da je v prostoru manj kisika.

Temperatura je drugi pomemben dejavnik, ki lahko vpliva na gostoto zraka. Ko se temperatura dvigne, se molekule zraka premikajo hitreje in se odbijajo dlje narazen; zato višje temperature povzročijo manjšo gostoto zraka. Ko je zrak gostejši, ustvarja upor na predmetih, ki se premikajo skozenj. Na primer, žogica za golf na vroč dan na igrišču za golf na vrhu gore bo šla dlje od udarca v hladnem dnevu na morski gladini. Visoka temperatura in nižji zračni tlak na velikih nadmorskih višinah skupaj zmanjšata gostoto zraka.

Čeprav je to razmeroma majhen učinek, lahko tudi vlaga ali količina vlage v ozračju spremeni gostoto zraka. Presenetljivo je, da več vlage v zraku povzroči manjšo gostoto zraka. Ker je število molekul konstantno, se mora pri povečanju števila molekul vode število molekul dušika in kisika zmanjšati. Molekulska masa vode je veliko nižja od molekulske mase suhega zraka, v katerem prevladujeta dušik in kisik. Pri visoki vlažnosti se torej gostota zraka zmanjša zaradi zmanjšane mase v dani prostornini.